Tartalom

• A gyors töltési szabványok magyarázata
• USB tápellátás
• Qualcomm gyors töltés
• Egyéb szabványok
• Lítium-ion akkumulátor gyors feltöltése
• Gyors töltés magas feszültségnél?
• Miért használjon magasabb feszültséget?
• Tekerje fel
• Összefüggő

A gyors töltésnek elengedhetetlen tulajdonsága a mai telefonoknak. Ez az akkumulátorokat feltöltött napokig tartja. A társaságok azonban számos különféle szabványt alkalmazhatnak. Egyesek csak meghatározott kábelekkel és töltőkkel működnek, mások nagyobb feszültséget használnak. Ez mind kissé zavaró lehet, tehát itt vagyunk, hogy értelmezzük.

Dióhéjban a gyors töltés növeli az akkumulátorra leadott áramot, hogy gyorsabban feltöltse az akkumulátor kapacitását. Az alapvető USB-specifikáció csak 0,5 amper (A) áramot küld 5 V (V) feszültséggel, mindössze 2,5 W (W) elérésére. A gyors töltési technológiák növelik ezeket a számadatokat. A Huawei 10V / 4A SuperCharge 40W-ot termel, a Samsung legújabb adaptív gyors töltése pedig 15W juice-t termel. Néhány kínai vállalat még olyan töltési technológiával is büszkélkedhet, amely akár 100 W-ot is elérhet. Az összes gyorsdíj-szolgáltatás közös témája - több energia.

Ez csak az alapvető áttekintés. Az akkumulátor tényleges feltöltése bonyolultabb. Mielőtt eljutnánk erre, vizsgáljuk meg részletesebben a gyors töltési szabványok közötti különbségeket.

A gyors töltési szabványok magyarázata

USB tápellátás

Az USB tápellátás (USB-PD) az USB-IF által 2012-ben közzétett hivatalos gyors töltés-specifikáció. A szabvány bármely USB-porttal rendelkező eszköz számára használható, feltéve, hogy gyártója tartalmazza a szükséges áramkört és szoftvert. Csakúgy, mint az összes gyors töltési szabvány, az USB-PD adat protokollt is megvalósít a kommunikációhoz a töltõ és a telefon között. Ez tárgyalja a töltő és a kézibeszélő maximálisan tolerálható energiaellátásáról.

Az USB tápellátás növeli az alapvető USB töltési sebességeket akár 100 W kimeneti teljesítményig. A rendelkezésre álló energiamennyiséget különböző teljesítménytáblákra osztják, amelyek különböző feszültségeken működnek. A 7,5 W + és a 15 W + mód a legjobb a telefonokhoz, míg a 27 W vagy annál nagyobb laptopok és más nagyobb teljesítményű eszközök esetén. A szabvány támogatja a kétirányú áramot is, lehetővé téve a telefon számára, hogy más perifériákat is feltöltsön.

A Google Pixel sorozata a hivatalos tápegység-specifikációt használja, és a technológiát manapság a zászlóshajó okostelefonok támogatják. Az Apple az iPhone 8-ban, az iPhone X-ben, az iPhone XS-ben és a legújabb MacBook-okban is alkalmazza a szabványt. Sok vállalat azonban inkább a saját védett töltési szabványait részesíti előnyben.

Qualcomm gyors töltés

A Qualcomm szabadalmaztatott gyors töltéstechnikája egykor az okostelefonok iparának alapértelmezett szabványa volt, mivel népszerűsítette a gyors töltést az USB tápegység szállítása előtt. A Quick Charge legújabb, 4.0+ verziója kompatibilis az áramellátással, lehetővé téve a gyorsabb töltési sebességeket és a támogatás szélesebb körét.

A Quick Charge opcionális szolgáltatás, amely a Qualcomm Snapdragon processzorokkal érhető el. Tehát csak azért, mert egy telefonnak van Qualcomm chipe, még nem azt jelenti, hogy kompatibilis a Gyors töltéssel. Ennek ellenére a telefonok széles skálája büszkélkedhet a Gyors töltés támogatással, beleértve az LG V40, a Xiaomi Mi 9, a Samsung Galaxy Note 9, a HTC U12 Plus és még sok más. A szabvány népszerűségének köszönhetően a régi töltők és a harmadik féltől származó kiegészítők széles ökoszisztémája is van.

Egyéb szabványok

Az okostelefon-ökoszisztémában sok modell inkább házon belüli technológiákat alkalmaz, mint a fenti mindenütt jelentettebb szabványokat. Ezeknek a szabványoknak azonban csak kevés igazán védett. Sokan csak az energiaellátást vagy a gyors töltést más márkanéven újracsomagolták, vagy a technológia bizonyos sajátosságaival rendelkeznek - szem előtt tartják a Samsung adaptív töltését és a Motorola Turbo töltési technológiáit.

Mások, mint például az Oppo VOOC és a Huawei SuperCharge, egészen másképp működnek. Ezek jelentősen növelik a nagy teljesítményű töltéshez szükséges árammennyiséget, nem pedig a feszültséget. Ezen szabadalmaztatott technológiák töltési sebessége az évek során jelentősen megnőtt: a SuperCharge, a Super VOCC és a OnePlus WarpCharge 30 a piacon a leggyorsabbak. Így állnak össze a leggyakoribb technológiák egymás mellett.

Lehetőség van több szabvány támogatására vagy legalább bizonyos mértékű kompatibilitás biztosítására a különféle gyors töltési módszerekkel. Sajnos ez sok kiszámíthatatlansághoz vezet ahhoz, hogy milyen pontos töltési sebességet kap, ha különböző töltőkkel és még különféle kábelekkel rendelkező telefonokat használ.

Több telefon tesztelése után nagy különbségeket találtunk abban, hogy az egyes telefonok mennyi energiát mennek össze a használt töltőtől és kábeltől függően. A legjobb eredményt általában a kézibeszélőhöz mellékelt kábel és töltő használatával érik el.

Lítium-ion akkumulátor gyors feltöltése

Most, hogy lefedtük a szabványokat, érdeklődjünk abban, hogy a gyors töltés valóban felgyorsítja az akkumulátor töltési ciklusát. Az okostelefonokban és más elektronikus eszközökben használt lítium-ion akkumulátorok nem töltődnek lineárisan. A töltési ciklus két különálló szakaszra oszlik.

Az első a növekvő feszültség vagy állandó áram fázis. Az akkumulátor feszültsége folyamatosan növekszik 2 V-ról a legfeljebb 4,2 V-os csúcsra, miközben feltöltődik. Ez a pontos akkumulátortól függ. Az akkumulátor ebben a fázisban veszi a legnagyobb csúcsáramot, amely állandó marad, amíg az akkumulátor feszültsége el nem éri.

A feszültség állandóvá válik, és az áram csökkenni kezd. Az akkumulátorok, amelyek ezen a ponton túl töltnek, kevesebb áramot fogyasztanak, és ezért lassabban töltődnek fel. Ez az oka annak, hogy a telefon első 50 vagy 60 százaléka sokkal gyorsabban töltődik.

Az akkumulátor töltése két fázisban történik. Növekvő feszültség / állandó áram és állandó feszültség / csökkenő áram. Az első fázis alkalmas nagyáramú gyors töltésre.

A gyors töltésű technológiák kihasználják az állandó áram fázist. A lehető legtöbb áramot pumpálja az akkumulátorba, mielőtt eléri a csúcsfeszültséget. Ezért a gyors töltésű technológiák akkor a leghatékonyabbak, ha az akkumulátor kevesebb, mint 50% -át megtelik, de csak kevés vagy semmiféle hatásuk van, ha 80% -ot átad. Mellesleg, az állandó áramerősség a legkevésbé káros az akkumulátor hosszú távú egészségére. A magasabb állandó feszültség és a hő együtt káros az akkumulátor élettartamára.

Végül az akkumulátornak továbbított feszültség és áram mennyiségét a telefon belsejében lévő töltésvezérlő áramkör vezérli. A hőmérséklet- és feszültségérzékelőkkel együtt a vezérlő képes kezelni az árammennyiséget az akkumulátor töltési sebességének és hosszú távú állapotának optimalizálása érdekében.

Gyors töltés magas feszültségnél?

Néhányan talán észrevettek egy nyilvánvaló problémát itt. Ha a lítium-ion akkumulátorok tipikus feszültsége 3–4,2 V körül van, nem veszélyes a nagyobb feszültségű töltők használata?

Rendszerint ez lenne a helyzet, de az okostelefon áramkörei lecsökkentik a feszültséget és növelik az áramot. Ez megtartja az átadott energiamennyiséget (P = IV), de a feszültséget a megfelelő tartományba mozgatja. És nem, a gyors töltő kábelek nem végeznek váltóáramú feszültséget. Ha a töltő hátuljára nézi, akkor észreveheti a kis, szaggatott egyenáramú ikont ⎓. Az USB mindig DC tápegység.

A nagyfeszültségű gyors töltőáramkörök kapcsoló üzemmódban leépített tápegységet használnak, amelyet Buck Inverternek is hívnak. Ez az áramkör nagy DC feszültséget vesz és alacsonyabb DC feszültségre konvertálja. Ideális esetben az áramot is megduplázza inverz összeggel, köszönhetően a „töltőszivattyú” jellemzőinek. Ez lényegében egy kapcsoló, amely a bemeneti feszültséget váltja, hogy nagy áramú kondenzátort feltöltsön.

Ez bonyolultnak tűnik, de kövesse a jobb oldali grafikonokat. A magas bemeneti feszültség be- és kikapcsol, így PWM jelet generál a Vin-ből. Ez nagy „szivattyúzási” áramot indukál az L induktoron keresztül a Cout kondenzátorba. A terhelésnél (akkumulátor) nagy áramot és alacsony átlagos feszültséget (Vout) látunk.

Ha 10V / 1A-ról 5 V-ra csökken, ideális esetben 2A-áramot kap a konverter után. A való világban ezekkel az átalakulásokkal (amelyek általában 90% feletti hatékonyság felett vannak) mindig veszteségek vannak bizonyos hőveszteséggel. A kapcsoló üzemű tápegységek általában kevesebb energiát vesztenek, mint egy lineáris szabályozó.

Miért használjon magasabb feszültséget?

Két fő ok van a magasabb feszültség használatára. Először is, a kapcsoló üzemű tápegységek sokkal hatékonyabbak, mint a lineáris szabályozók, amelyek hőelvezetés révén csökkentik a feszültséget. Ez különösen fontos a telefonjaink és az akkumulátorok hűtésének megőrzése érdekében.

A második az USB-kábelek, különösen a hosszabb kábelek áramkimaradásával kapcsolatos. Egy ellenállás, például egy huzalhossz, a feszültséget csökkenti az áthaladó áram alapján (Ohmi törvény V = IR). Ugyanazon teljesítmény továbbítása magasabb feszültség és alacsonyabb áram felhasználásával kevesebb energiát veszít a kábel hosszában. Ez sokkal hatékonyabb, és miért van a fő villamosenergia-hálózat több száz voltos, nem pedig 5 V-os.

A kompromisszum azonban az, hogy a buck konverterek könnyebben áramkorlátozottak, mint a lineáris szabályozók. A maximális kimeneti teljesítmény az induktormérettől, a kondenzátortól és a feszültség hullámzásától, valamint a kapcsolási frekvenciától és a tranzisztorok teljesítményképességétől függ. Csak nagyon tradicionális lineáris feszültségszabályozóval érhető el nagyon magas áram. Ez az oka annak, hogy néhány alacsony feszültségű, 5 V-os gyors töltésű technológia, mint például a Huawei és az OPPO, több teljes energiát kínál, mint a Qualcomm és a Samsung nagyobb feszültségű kapcsolóváltozata.

A MediaTek legújabb Pump Express technológiája mind kapcsoló üzemmódra, mind lineáris szabályozó töltésre képes.

A fenti ábra azt mutatja, hogy a MediaTek PumpExpress 3.0 és 4.0 miként képes elérni akár 5A töltési áramot. Ha egy 5A kábelt csatlakoztatnak, akkor annak technológiája megkerüli a hagyományos kapcsolótöltőt, hogy nagyobb áramot biztosítson. Ebben az esetben az áramkör tárgyalja a szükséges feszültséget az adatvezetékeken, emeli és csökkenti a Vbus töltőfeszültségét a maximális hatékonyság érdekében.

Tekerje fel

A gyors töltés számos lehetséges technológiát magában foglal, mindegyiknek megvannak a saját előnyei és hátrányai. Ez részben oka annak, hogy oly sok különböző szabvány létezik a piacon, mivel a vállalatok saját megközelítésüket alkalmazzák a töltés felgyorsítása és az akkumulátor hosszú élettartamának maximalizálása érdekében.

Néhány generáció előtt a nagyfeszültségű töltés normává vált, és most a technológiák alacsonyabb szabályozott feszültségeket és nagy áramokat vezetnek be, hogy még tovább növeljék a sebességet. Ehhez vastagabb kábelekre van szükség, és újabb kompatibilitási fejfájást okoz.

Az USB tápellátás már elég széles körben elfogadott. Valószínűleg az összes továbblépő USB töltési szabvány gerincét képezi, bár valószínűleg látni fogjuk, hogy a cégek kísérletezik a saját még gyorsabb megoldásaikkal ezen egyetemes szabvány támogatása mellett.

Összefüggő

• Itt vannak a legjobb telefonok, gyorsan töltődő akkumulátorokkal
• Itt vannak a legjobb Samsung Galaxy töltők
• A Quick Charge 3.0 kifejtette: mit kell tudni
• Leggyorsabb töltő kábel - melyik a legmegfelelőbb?
• 6 leggyakoribb akkumulátor-mítosz, amiben valószínűleg hisz
• Az Android akkumulátor lemerülési problémáinak kijavítása és az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása
• A legjobb akkumulátorral rendelkező Android okostelefonok
• A legjobb vezeték nélküli töltési lehetőségekkel rendelkező telefonok
•  Töltési szokások az akkumulátor élettartamának maximalizálása érdekében
• Legjobb vezeték nélküli töltők - mi a választás?